光纤通信在信息时代发挥越来越重要的作用,它有着独特的优点,如信号衰减小,传输距离大,信号带宽容量大,抗干扰能力强,安全可靠,成本更低等。正是由于光纤通信的无与伦比的特性,在全世界通信的主干网,都越来越多地使用光纤通信。光接收机前置放大器是光接收机中最为核心的组成部分之一,它的参数直接影响光接收机的性能表现。目前,光接收机前置放大器通常与光探测器封装在一起,并共同决定光接收机前端的接收灵敏度。由于光探测器输出电流信号往往十分微弱,这对前置放大器的噪声表现、通道增益、信号带宽等提出了严格的指标要求。要做到各个指标的均衡,需要对前置放大器结构与参数精益求精。而由于需求量巨大,成本也是考虑之一。CMOS工艺由于其成熟的体系与成本优势,渐渐成为光接收机前置放大器的主流工艺,如何克服其各个寄生参数,将产品性能开发到极致,以称为现在的研究热点。本文采用0.18μm CMOS工艺平台,从原理图到版图,设计出2.5Gbps码率的光接收机前置放大器。从光接收机系统构架出发,阐述前置放大器的技术指标,介绍了眼图在数字系统的重要作用与其中的重要参数,以及搭建芯片级参数与系统参数的桥梁。全面设计前置放大器所需要的单元组件,从跨阻放大器、信号通道,到信号强度指示单元,阴极偏置电路,电源管理电路等,实现了功能完整,设计出切实可用的放大器芯片,并对各个模块的性能表现进行了仿真,确保各个单元达到预期的表现。对前置放大器核心跨阻增益级部分的研究中,详细比较了3种跨阻放大结构的性能表现,并选择了性能均衡的电阻负反馈跨阻结构。用cadence对全芯片提取寄生仿真,各个仿真参数均满足设计指标要求,通道增益达到7.7KΩ,-3dB带宽达到2.1GHz,输入参考噪声电流320nA。对芯片可靠性进行了仔细设计,并设计了ESD方案。进行了芯片的流片,并把管芯与光探测器PD封装在TO-CAN中进行测试。搭建了光接收机前端测试平台,测试芯片在典型应用情况下能达到的接收灵敏度,普通PIN-TIA可达-26dBm,APD-TIA可达-33dBm,芯片实际功耗19mA,芯片尺寸为1208μm×1080μm。